старший преподаватель каф ПрЭ

Министерство образования Российской Федерации

Томский Государственный Университет Систем

Управления и Радиоэлектроники

(ТУСУР)

Кафедра ПрЭ

Отчёт по лабораторной работе №5

По дисциплине «Микросхемотехника»

На тему «Сканирующий матричный шифратор»

Вариант №6

Выполнили:

Студенты гр. 310-2

_________ Измайлов М.Г.

_________ Гурькин А.И.

«______» ____________2003г.

Проверил:

старший преподаватель каф ПрЭ

_________ Четвергов К. В.

«______» ____________2003г.

2003 г.

1. Цель работы:

Целью лабораторной работы является экспериментальное исследование работы цифровых устройств комбинационного (триггер, счетчик) типов, а также их совместной работы в схеме сканирующего матричного шифратора, преобразующего номер одной из 64 кнопок клавиатуры в соответствующий двоичный или двоично-десятичный код, выводимый на светодиодные индикаторы.

2. Экспериментальная установка:

При включении тумблера питания стабилизатор формирует напряжение +5В для питания микросхем. На лицевой панели макета изображена функциональная схема сканирующего матричного шифратора, установлены органы управления режимом работы (кнопки и тумблеры S1 – S7), контрольные гнезда Г1 – Г3 и элементы индикации (светодиоды и цифровые семисегментные индикаторы). RS-триггер используется как генератор одиночного импульса. На логических элементах микросхемы К155ЛА3 собран управляемый генератор импульсов. Двоичный счетчик собран на двух микросхемах К155ИЕ5. Шесть его младших разрядов подаются на адресные входы дешифратора - демультиплексора на микросхеме К155ИД4 и мультиплексора на микросхеме К155КП7. Выходы дешифратора образуют восемь вертикальных, а входы мультиплексора – восемь горизонтальных шин матрицы, на пересечении которых расположены 64 клавиши. Шестиразрядный двоичный код счетчика с помощью микросхемы К155ПР7 преобразуется в двоично-десятичный код чисел от 0 до 63, который через дешифраторы на микросхемах К514ИД1 поступает на цифровые семисегментные индикаторы АЛС324А1.

3. Программа работы:

3.1. Все тумблеры перевели в нижнее положение. Включили макет. При нажатии кнопки S3 на индикаторах появляются нули, потому что все двоичные счетчики обнуляются, т.к. их входы сброса отключаются от земли, что соответствует логическому нулю, и остаются висеть незадействованными, что для 155 серии соответствует логической единице.

Измерили с помощью осциллографа параметры импульсного сигнала, формируемого генератором:

Т=110 мкс.

U_m=2,8 В

t_и=60 мкс

3.2. Вход управляемого генератора импульсов отключили от выхода мультиплексора, перевели схему в пошаговый режим работы(тумблеры S7 и S2 – в верхнее положение). Пронаблюдали работу двоичного счетчика и узлов преобразования двоичного кода в двухразрядный десятичный эквивалент, формируя перепады напряжения кнопкой S1, и пронаблюдали, что при нажатии кнопки счетчик начинает последовательно считать число нажатий кнопки, причем на выходах счетчиков появляется двоичный код числа нажатий, который отображается на светодиодных индикаторах. А на цифровых индикаторах высвечивается десятичный эквивалент.

Переключение счетчика происходит во время отпускания кнопки, т.е. по заднему фронту. RS-триггер служит для надежного одиночного переключения счетчика.

3.3. Исследовали работу демультиплексора, подавая на его адресные входы код числа 6: подавая двоичный код некоторого числа на вход демультиплексора логический ноль будет на том выходе, код которого набран на входе, а на остальных будут логические единицы, т.к. выходы демультиплексора инверсные.

Амплитуда сигнала, снимаемая с выходов демультиплексора составляет U_m=2,8 В.

3.4. Исследовали работу мультиплексора при изменении уровней напряжения на его адресных входах и входе разрешения, соединив перемычкой вход №6 мультиплексора с гнездом Г3. Вход разрешения заземлили и при подаче на адресные входы мультиплексора двоичного кода на, выходе появится информация с того информационного входа, код которого набран на адресных входах. Если же вход разрешения отключить от земли, то мы запретим работу мультиплексора, и тогда информация с информационных входов не появится на выходе.

U=2,8 B

T=120 мкс

t_и=70 мкс

3.5. Заземлили вход разрешения дешифратора К155ИД4. Тумблер S2 перевели в автоматический режим работы. Пронаблюдали осциллограмму сигнала на выходе №6 дешифратора:

U=2,8 В

Т = 0,94 мс

Фазовый сдвиг = 0,8 мс

Если S4 в нижнем положении, то получится распределитель уровней, потому что на вход разрешения дешифратора постоянно подается логический ноль.

Если S4 в верхнем положении, то получится распределитель импульсов, потому что дешифратору разрешается работать только на время действия импульса.

3.6. Пронаблюдали сигнал, снимаемый с контрольного гнезда Г3.

Сигналы, наблюдаемые по осциллографу с контрольных гнезд Г1 и Г3 отличаются по частоте примерно в 300 раз. Коэффициент пересчета счетчиков равен 256, что примерно совпадает с полученным результатом.

3.7. Соединили перемычкой 6-й выход дешифратора с 6-м входом мультиплексора. При положении S4 вниз – длительность импульса 2,75 мс, а при положении S4 вверх - длительность импульса 1,38 мс. Частота наблюдаемых импульсов в 30 раз отличается от частоты генератора.

3.8. Замкнув S7 собрали полную схему сканирующего матричного шифратора. На цифровом индикаторе загорелось число 54.

Ответы на контрольные вопросы:

1. 96₁₀ = 1100000₂ = 140₈ = 60₁₆ = 1001 0110_2-10.

2. Для индикации состояний счётчика светодиоды моно подключить к выходам счётчика. Из-за того, что на выходе микросхемы тока недостаточно, чтобы зажечь семисегментный индикатор, используют микросхемы с открытым коллектором.

3. Пример микросхемы совмещающей в себе функции мультиплексора и демультиплексора: К561КП1

4. На рисунке изображен D-триггер, тактируемого положительным фронтом тактового сигнала и имеющего входы асинхронной установки в единичное и нулевое состояние уровнем логического нуля:

При подаче на входы R и S уровня логической единицы схема работает как обычный D-триггер. Если на один из этих входов подать уровень логического нуля, то на выходе Q установится логическая единица либо логический ноль независимо оттого, что подано на входы D и C.

5. При высвечивании на семисегментном индикаторе цифры «5» на выходе микросхемы 514ИД1 появляется такой код:

A	B	C	D	E	F	G

6. Микросхема К155ПР7 относится к классу «преобразователи сигналов». Эта микросхема выполняет функцию преобразователя двоичного кода в двоично-десятичный. Микросхема К155ПР6 относится к тому же классу и выполняет функцию преобразователя двоично-десятичного кода в двоичный код.

7. Логическая функция для мультиплексора К155КП7, у которого 3 адресных входа, имеет следующий вид: